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für Wissenschaft und Technologie
Archiv für Dezember 2010
Roboter lernen Laufen
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Humanoide Laufwerkzeuge – Trendforschung in der Robotik
Roboter haben das Laufen gelernt. Hyperraum.TV stellt drei besonders attraktive Exemplare dieser neuen humanoiden Spezies vor: Hondas Asimo, einen der ältesten Zweibeiner, das Soft-Robotic-Laufwerkzeug des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen sowie den Superläufer RunBot vom Bernstein Center for Computational Neuroscience aus Göttingen.
Seit den achtziger Jahren versuchen sich Robotik-Spezialisten darin, das menschliche Gehen zu analysieren und nachzubilden. Es dauerte viele Jahre, ehe Forscher das Laufen auf zwei Beinen nachbilden konnten. Inzwischen ist das Ziel der Herstellung von humanoiden Service-Robotern in erreichbare Nähe gerückt. Will man Roboter im menschlichen Umfeld einsetzen, sind Beine recht nützlich: Mit ihnen können Roboter Hindernissen gut ausweichen und Treppen steigen.
Der erste bekannte Zweibeiner war Asimo aus dem fernöstlichen Forschungslabors von Honda. Inzwischen sind Entwicklungen von lauffähigen Robotern ein Trendthema der Robotik, das an vielen Instituten vorangetrieben wird. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt arbeitet am Konzept der sogenannten Soft Robotic. In jedem Gelenk kommen Drehmoment-Sensoren zum Einsatz, die nachgiebig geregelt sind. Der Forschungsschwerpunkt im Bereich Laufen liegt am DLR in robusten Gangalgorithmen, die auf unterschiedlichem Untergrund und auch bei externen Stößen und Krafteinwirkung trotz der Nachgiebigkeit der Maschine stabil bleiben.
Ein ganz anderer Typ ist RunBot, der dritte Roboter, den HYPERAUM.TV in dieser Reportage über laufende Robots vorstellt. Der Superläufer kommt aus dem Bernstein Center for Computational Neuroscience in Göttingen. Seine maximale Lauf-Geschwindigkeit beträgt 0,8 Meter pro Sekunde. Er ist damit der schnellste Roboter. Zuerst einmal ist der mechanische Apparat auf die Läufer-Aufgabe zugeschnitten. Seine kleinen Füße sind gebogen, er hat niedriges Gewicht, die Verteilung des Schwerpunktes ist optimiert. Aber noch bedeutsamer ist: Er arbeitet mit einem neuronalen Controller, der ähnlich dem menschlichen Rückenmark und anders als ein Digitalrechner funktioniert. So bildet RunBot Reflexe nach, wie wir sie von tierischen oder menschlichen Bewegungen kennen.
© mce mediacomeurope GmbH 2010
Neue Thrombose-Behandlung mit Rivaroxaban
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Infomercial der Bayer AG
Bei tiefen Venenthrombosen bildet sich ein Blutgerinnsel in den tief liegenden Venen, das den Blutfluss teilweise oder komplett blockiert. Falls es abbricht und mit dem Blutfluss durch den Körper wandert, kann es ein Gefäß in der Lunge verstopfen und zu einer potenziell tödlichen Lungenembolie führen. Der neuartige Ansatz mit Rivaroxaban der Bayer AG in Tablettenform könnte die derzeitige Standardtherapie zur Behandlung der tiefen Venenthrombose bald ersetzen.
Es wird geschätzt, dass in Europa jährlich mehr als 680.000 tiefe Venenthrombosen auftreten. Die Behandlung der Patienten erfolgt heute mit Gerinnungshemmern, die in dieser Standardtherapie eine sorgfältige und laufende Überwachung des Patienten erfordert. Bei Rivaroxaban, in den Bayer-Labors in Wuppertal erfunden, handelt es sich um einen neuartigen Gerinnungshemmer, der als Tablette eingenommen wird. Das im Sommer 2010 veröffentlichte Zwischenergebnis von drei klinischen Studien zeigt, dass Rivaroxaban rasch wirkt und gut verträglich ist. Derzeit ist etwa die Hälfte der Tests mit insgesamt 9000 Patienten abgeschlossen. Gleichzeitig entfällt mit dem Medikament eine laufende Gerinnungsüberwachung durch den Arzt. Wechselwirkungen mit anderen Medikamenten oder Nahrungsmitteln sind kaum feststellbar.
© Bayer AG 2010
Weltneuheit in der Tomographie
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Infomercial der Siemens AG
Die Nuklearmedizinische Klinik im „Klinikum rechts der Isar“ der Technischen Universität München begann im November 2010 mit dem klinischen Anwendungstest einer medizintechnischen Weltneuheit. Der Biograph mMR könnte Ärzten künftig beispielsweise dabei helfen, bei Tumoren eine genauere Diagnose zu stellen.
Mit diesem neuen Tomographen kann man nicht nur genau sehen, wo im Körper sich ein Tumor befindet, sondern gleichzeitig auch seine Art und seine Aktivität bestimmen. Möglich wird das durch die Kombination zweier bisher nur getrennt verfügbarer Technologien: die Magnetresonanztomographie und die Positronen-Emissions-Tomographie, kurz PET. Die Magnetresonanztomographie – die vor allem für die Bildgebung von Weichteilen im Körperinneren genutzt wird – arbeitet auf Basis eines starken Magnetfeldes und elektromagnetischer Wellen; beim Positronen-Emissions-Tomographen werden demgegenüber schwach dosierte radioaktiv geladene Radiopharmaka verwendet, die dem Patienten vor der Untersuchung injiziert wurden. Diese Radiopharmaka reagieren mit dem Körpergewebe. Die daraus resultierende Strahlung wird gemessen und in eine bildliche Darstellung überführt. Mit ihr ist es möglich, die Lokalisierung eines Tumors besonders präzise abzubilden. Entsprechend der Physik, die in diesen beiden bildgebenden Gerätetypen angewendet wird, müssten sich diese Technologien so beeinflussen, dass eine gleichzeitige Bildaufnahme unmöglich wäre.
Der Biograph mMR überwindet jetzt erstmals diese physikalische Hürde in einem einzigen Gerät.
© Siemens AG 2010
“Leonie” – erstes fahrerloses Stadtauto
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Assistenzsysteme bereiten Weg für autonomes Fahren von morgen
Im Oktober 2010 kam es zu einem viel bestaunten Ereignis: Mitten in Braunschweig fuhr ein Auto ohne Fahrerhilfe gänzlich automatisch gesteuert durch den Stadtverkehr. Die Entwicklung von Assistenzsystemen in den Forschungslabors der Hersteller zeigt schon heute den Weg in diese Zukunft.
„Leonie“, so der Name des umgebauten VW Passat für die Tests in Braunschweig, bewältigte eine vorgegebene Strecke von drei Kilometern mehrfach ohne menschliche Einwirkung. Bei einer Geschwindigkeit bis zu 60 Stundenkilometern kann das Auto auf einer zweispurigen Straße die Spur halten, Kreuzungen erkennen, Hindernissen ausweichen und in den Verkehr einfädeln. Dazu misst es permanent die Abstände zu den anderen Fahrzeugen. Die “Rohdaten” ermitteln hochauflösende Laser- und Radarsensoren. Aus diesen Daten errechnet „Leonie“ seine Fahrgeschwindigkeit und passt sich dem fließenden Verkehr an. Väter des Stadtpiloten sind die Technische Universität von Braunschweig und seit neuestem auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Sie arbeiten unter dem Dach des Niedersächsischen Forschungszentrums für Fahrzeugtechnik am Standort Wolfsburg zusammen.
Leonie ist jetzt weltweit das erste Roboter-Auto, das im realen Stadtverkehr zum Einsatz kam. So erstaunlich die Demonstration ist – vom autonomen Fahren auf deutschen Straßen sind wir noch weit entfernt. Die Entwicklung von Methoden und Algorithmen ist eine große technische Herausforderung, die in den nächsten Jahrzehnten nur gemeinsam von Ingenieuren, Informatikern, Verkehrstelematikern und Telekommunikationsexperten gelöst werden kann.
In unserer Reportage erklären wir die Funktionsweise von „Leonie“ und zeigen den derzeitigen Stand der Technik. Wir werfen dazu einen Blick in die Forschungslabors der Hersteller Audi, BMW und Daimler, die mit Assistenzsystemen für die Notbremsung oder als Hilfe für den Spurwechsel bereits in der Markteinführung stehen. In großen Simulatoren analysieren Forscher das Fahrverhalten des Menschen und suchen nach den optimalen Modellen solcher Systeme.
© mce mediacomeurope GmbH 2010
